數字孿生驅動智慧煤礦 博華科技“設備的好醫生”? 煤礦輸煤皮帶電機軸裂紋故障早期精準預警——數字化轉型典型應用
軸裂紋的預警診斷一直是狀態監測領域的難題，轉子一旦出現裂紋，很有可能導致運行中的轉軸突然斷裂，造成災難性的設備事故，給生產帶來難以估量的損失。旋轉機械的轉子如果設計或者加工方法不當（包括選材不當或結構不合理），或超負荷運行時間過長，或由于應力腐蝕、疲勞、蠕變等，會在轉子原本存在誘發點的位置產生微裂紋，再加上由于較大而且變化的扭矩和徑向載荷的持續作用，微裂紋逐漸擴展，最終發展成為宏觀裂紋?；谠O備振動的狀態監測系統可以監測設備運行時的狀態，但是在轉子出現裂紋的初期，轉子剛度變化微小，徑向振動的幅值增長也不明顯，所以傳統的預警方法很難在早期預警軸裂紋故障。
儲運中心至電廠的輸煤皮帶，為下游火電廠提供煤炭供應，一旦異常停機，會危及電廠的穩定運行，安全、經濟、社會損失很大；且該輸煤皮帶系統，分布范圍廣，設備故障頻發，經常導致非計劃停機，造成非常大的損失，傳統的人工巡檢方式又由于準確性、實時性、全面性等方面的制約，難以及時發現設備異常，也難以實現故障的精確診斷分析，無法滿足現代設備管理的需求，設備管理水平難以提升?；诖?，該煤礦公司利用數字化轉型的契機，為全廠動設備安裝了融合數字孿生的在線狀態監測與故障診斷系統。 煤礦下屬某儲運公司應用博華科技融合數字孿生的在線監測系統（圖1），上線后一個多月的期間，成功預警5次設備故障，預知性維護能力顯著提高。以某皮帶機為例，2023年8月21日凌晨，電機振動加速度出現緩慢的上漲，基于數字孿生的BH5000智能診斷系統分析得出軸裂紋故障的結論；博華診斷工程師對智能診斷結論進行復核，確認分析結論的準確性，并及時和現場設備管理人員溝通；次日上午，現場設備管理人員根據預知性結果對電機進行檢查，發現電機軸出現整周裂紋。
圖1 融合數字孿生的在線監測系統
圖2 智能診斷截圖
圖3 檢維修反饋
本次故障，博華科技BH5000監測系統及時捕捉設備異常，基于數字孿生的智能預警診斷系統準確給出了故障原因，并通過現場技術人員積極有效的溝通，避免軸斷裂這樣惡性事故的發生，對避免非計劃停機，降低直接經濟損失有著十分重大的意義，具有明顯的社會效益和經濟效益。博華科技經過多年的積累，目前可以為客戶提供有線、無線、離線“三線合一”的設備全生命周期管理解決方案，實現全天候設備狀態監測、故障早期預警及故障原因診斷分析，形成以數字孿生和狀態監測驅動的設備管理流程，實現事后維修到預知性維修的轉變，避免事故發生并節約大量運營成本，推動設備智能化運維的發展，是數字化轉型的典型應用，為智慧礦山建設提供有力的支撐。
